KR20160003742A - Structural Sliding Bearing and Dimensioning Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반적으로 적어도 하나의 슬라이딩 요소가 부착된 적어도 하나의 제1 베어링부와 그에 대해 변위가능하게 배치되고 슬라이딩 요소의 접촉면(AK)과 함께 두 개의 베어링부 사이에서 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 슬라이딩 면을 형성하는 제2 베어링부로 구성된 구조용 슬라이딩 베어링에 관한 것이다. 본 발명은 슬라이딩 요소(20)의 접촉면(AK)의 형상이 슬라이딩 면(30)에서 원하는 마찰 계수(Y)가 설정되도록 설계된다. 또한 슬라이딩 면(30)에서 마찰 계수(Y)는 폼 팩터(S)를 고려함으로써 조정되는 방법이 제공된다. 더욱이, 마찰 계수가 폼 팩터를 고려함으로써 명확하게 조정되는 치수화하는 방법이 제시된다.The present invention relates generally to at least one first bearing portion to which at least one sliding element is attached and a second bearing portion which is displaceably disposed therewith and which permits sliding movement between the two bearing portions with the contact surface A K of the sliding element And a second bearing portion forming a sliding surface. The present invention is designed such that the shape of the contact surface (A K ) of the sliding element (20) is set to a desired friction coefficient (Y) on the sliding surface (30). And a friction coefficient (Y) at the sliding surface (30) is adjusted by considering the form factor (S). Furthermore, a method of dimensioning is proposed in which the coefficient of friction is clearly adjusted by taking into account the form factor.
Description
본 발명은 적어도 하나의 슬라이딩 요소가 부착된 적어도 하나의 제1 베어링부와 그에 대해 변위가능하게 배치되고 슬라이딩 요소의 접촉면과 함께 두 개의 베어링부 사이에서 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 슬라이딩 면을 형성하는 제2 베어링부를 포함하는 구조용 슬라이딩 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a sliding bearing comprising at least one first bearing part with at least one sliding element attached thereto and a second bearing part displaceably disposed thereon and defining a sliding surface enabling sliding movement between the two bearing parts, 2 bearing portion.
구조용 슬라이딩 베어링은 구조용 베어링(Structural bearings, 교좌장치)의 특별한 설계이다. 건축 산업에서 베어링으로도 불리는, 구조용 베어링은 가능하다면 구속 없이 일반적으로 교량, 거더(girders), 건물, 타워, 또는 그것들의 부품과 같은 임의의 구조물의 규정된 지지를 위한 것이다. 즉, 그것들은 관계된 구조물의 두 구성요소 사이에서 상대적인 운동을 가능하게 한다. 유럽 규칙 EN 1337에 따른 다양한 설계와 작동은 공지되어 있다. 설계와 작동에 따라 구조용 베어링은 다른 구조물과 다른 자유도(degrees of freedom)의 개수를 갖는다.Structural sliding bearings are a special design of structural bearings. Structural bearings, also referred to as bearings in the construction industry, are for restrained support of any structure, such as bridges, girders, buildings, towers, or parts thereof, without restraint if possible. That is, they enable relative motion between the two components of the structure involved. Various designs and operations in accordance with European Regulation EN 1337 are known. Depending on design and operation, structural bearings have a different number of degrees of freedom than other structures.
구조용 슬라이딩 베어링은, 이후 간략하게 슬라이딩 베어링으로도 불림, 적어도 하나의 슬라이딩 요소에 부착되는 적어도 하나의 제1 베어링부와 그에 대해 변위가능하게 배치되는 제2 베어링부를 갖는다. 제1 베어링부의 슬라이딩 요소의 접촉면과 함께 제2 베어링부는 두 개의 베어링부 사이에서 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 슬라이딩 면을 형성한다.The structural sliding bearing has at least one first bearing portion, hereinafter simply referred to as a sliding bearing, attached to at least one sliding element, and a second bearing portion displaceably disposed thereon. The second bearing portion together with the contact surface of the sliding element of the first bearing portion forms a sliding surface that enables sliding movement between the two bearing portions.
통상, 슬라이딩 요소는 슬라이딩 재질로 이루어진다. 슬라이딩 재질로서 예를 들어 PTFE, UHMWPE, 또는 폴리아미드(polyamide)와 같은 낮은 마찰 저항을 갖는 다양한 플라스틱이 이용된다. 또한, EN 1337-2에 정해진 CM1 및 CM2와 같은 복합 재료(composite materials)가 채용된다.Usually, the sliding element is made of a sliding material. As the sliding material, various plastics having low frictional resistance such as PTFE, UHMWPE, or polyamide are used. In addition, composite materials such as CM1 and CM2 specified in EN 1337-2 are employed.
슬라이딩 거동에 대하여 원하는 특성, 내구성 등이 달성되기 위해서, 전체 슬라이딩 면에서 제2 베어링부의 표면은 만약 그것이 슬라이딩 요소와 직접 상호작용한다면 통상 예를 들어 경질-크롬 도금(hard-chrome plating)과 같은 특별한 표면 코팅을 갖는다. 하지만, 제2 베어링부는 상대 슬라이딩 요소(mating sliding element)를 추가적으로 갖는 슬라이딩 요소와 간접적으로 상호작용할 수도 있다. 이것은 예를 들어 오스테나이트강 시트(austenitic steel sheet)로 이루어진 소위 슬라이딩 플레이트일 수 있고, 제2 베어링부에 적용되고, 그것의 회전(turn)에서 규정된 표면 품질을 갖는다.In order for the desired characteristics, durability, etc., to be achieved with respect to the sliding behavior, the surface of the second bearing part in the entire sliding surface will have a special property, for example hard-chrome plating, if it interacts directly with the sliding element Surface coating. However, the second bearing portion may indirectly interact with the sliding element additionally having a mating sliding element. This can be, for example, a so-called sliding plate made of an austenitic steel sheet, applied to the second bearing part, and has a defined surface quality at its turn.
EN 1337은 관련된 장착 요소(mounting elements)와 베어링 부품뿐만 아니라 슬라이딩 요소, 선택적인 상대 슬라이딩 요소를 실현하는 방법에 대한 규정을 포함한다. 구조물 또는 슬라이딩 베어링에 의해서 분리되는 구조물의 부품의 상대적인 변위 또는 트위스팅(twisting)시 가능한 한 낮은 슬라이딩 저항을 목적으로 한다. 하지만, 구조물뿐만 아니라 슬라이딩 베어링를 치수화하기 위해서 일반적으로 마찰의 계수의 상한 치수값(upper dimensioning value)은 안전을 위해서 이용된다. 이때, 슬라이딩 저항은 마찰의 계수를 통해서 정의된다. 마찰의 계수는 슬라이딩 운동 방향으로의 운동에 위해 필요한 힘을 슬라이딩 면에 대해 직각으로 작용하는 힘으로 나눈 몫이다.EN 1337 contains provisions on how to realize the associated mounting elements and bearing components as well as the sliding elements and the optional relative sliding elements. It is aimed at the relative displacement of parts of a structure separated by a structure or a sliding bearing or a sliding resistance as low as possible when twisting. However, in order to dimension the sliding bearing as well as the structure, the upper dimensioning value of the coefficient of friction is generally used for safety. At this time, the sliding resistance is defined by the coefficient of friction. The coefficient of friction is the force required for movement in the direction of sliding movement divided by the force acting at right angles to the sliding surface.
구조물의 이동가능한 지지뿐만 아니라 슬라이딩 베어링은 한때 추가적인 주위 구조물로부터 및/또는 지면으로부터 구조물 또는 그것의 부품을 분리하는데 이용된다. 상기 분리의 목적은 예를 들어 지진으로 인한 구조적 피해를 방지하기 위한 것일 수 있다. 분리를 위한 상기 슬라이딩 베어링의 특별한 설계는 소위 슬라이딩 격리 진자 베어링(sliding isolation pendulum bearing)이다. 이것에서, 적어도 하나의 슬라이딩 면은 곡선이다. 슬라이딩 면의 곡률은 수평 편차에서 중심으로 힘(recentring forces)이 생성되는 결과를 낳는다. 상기 베어링을 위한 규정은 예를 들어 유럽 규칙 EN 15129에서 정해진다.As well as the movable support of the structure, the sliding bearing is once used to separate the structure or parts thereof from the additional surrounding structure and / or from the ground. The purpose of the separation may be, for example, to prevent structural damage due to an earthquake. A particular design of the sliding bearing for separation is a so-called sliding isolation pendulum bearing. In this case, at least one sliding surface is a curved line. The curvature of the sliding surface results in the generation of recentring forces at the horizontal deviations. The provisions for such bearings are specified for example in European Regulation EN 15129.
만약 상기 적용에서 구조물의 운동이 반드시 가능하게 되어야 할 뿐만 아니라, 지진에 의해서 생성된 에너지가 반드시 소산되어야 한다면, 그때 슬라이딩 면에서 특정 숫자로 정의된 마찰 거동이 필요하다. 슬라이딩 베어링에서 에너지의 소산은 운동시 발생하는 베어링부 사이에 마찰에 의해서 슬라이딩 면에서 발생할 수 있다. 에너지 소산의 원하는 결과뿐만 아니라 동시에 마찰은 반력(reaction forces)이 구조물에 인가되는 것을 유발한다. 증가한 마찰과 함께, 반력과 소산된 에너지 양자는 증가한다. 한편으로는 높은 반력은 피해야 하지만, 한편으로는 에너지의 많은 양을 제거하는 것이 바람직하기 때문에 구조-관련 최적조건(structure-related optimum)은 반대 결과 사이에서 모색되어야 한다.If not only the movement of the structure must be possible in the application, but if the energy generated by the earthquake must be dissipated, then a certain number of friction behavior defined on the sliding surface is needed. The dissipation of energy in the sliding bearing can occur on the sliding surface due to friction between the bearings during motion. At the same time as well as the desired result of energy dissipation, friction induces reaction forces to be applied to the structure. With increasing friction, both the reaction force and the dissipated energy increase. On the one hand, high reaction forces should be avoided, but on the one hand it is desirable to eliminate large amounts of energy, so structure-related optimum should be sought between the opposite results.
두 개의 운동하는 물체 사이의 마찰에 대한 결정적인 매개변수(decisive parameter)는, 상술한 바와 같이, 마찰 계수이다. 현재 기술 상태에 따르면, 마찰 계수는 접지압(contact pressure)뿐만 아니라 슬라이딩 및 상대 재질의 선택, 슬라이딩 면의 윤활의 유형에 의해서 실질적으로 제어된다.The decisive parameter for the friction between two moving objects is the coefficient of friction, as described above. According to the state of the art, the coefficient of friction is substantially controlled not only by the contact pressure but also by the choice of sliding and relative materials, and the type of lubrication of the sliding surfaces.
종래기술의 슬라이딩 베어링이 갖는 문제점은 원하는 목적과 그것을 위해 원하거나 요구되는 최소 또는 최대 마찰에 따라 슬라이딩 베어링이 각각의 목적을 위해서 개별적으로 설계되어야 하는 것이다. 부분적으로 반대 설계 목표(partially reverse design objectives)의 배경에 맞서 베어링을 특정의 치수로 만들고 맞추는 것은 쉽지 않다. 그래서, 예를 들어 제1 슬라이딩 면에서 제1 윤활식 슬라이딩 재질이 이용되고 제2 슬라이딩 면에서 비윤할식 제2 슬라이딩 재질인 슬라이딩 격리 진자 베어링(sliding isolation pendulum bearing)과 함께한 시도가 이미 있었다. 제1 슬라이딩 재질은 일반적인 사용 중 가능하다면 구속없이, 즉, 낮은 마찰을 생성하는 베어링부의 운동을 보증하는 것이다. 제2 슬라이딩 재질은 지진, 즉, 반드시 큰 마찰을 가진 경우 높은 에너지 소산을 제공하기 위한 것이다.The problem with prior art sliding bearings is that the sliding bearings must be individually designed for each purpose in accordance with the desired purpose and the minimum or maximum friction desired or required for it. It is not easy to make and fit bearings to specific dimensions against the background of partially reverse design objectives. Thus, for example, there has already been an attempt with a sliding isolation pendulum bearing, which is a second sliding material that is first lubricated in the first sliding surface and is used in the second sliding surface. The first sliding material is intended to ensure movement of the bearing portion which, if possible during normal use, is free of constraint, i. E., Produces low friction. The second sliding material is intended to provide an earthquake, i.e., a high energy dissipation if it is necessarily large friction.
하지만, 슬라이딩 특성의 공동 작용 및 다른 슬라이딩 재질의 이용은 단순하지 않다. 한편, EN 1337-2는 오직 특정 방식으로 윤활되어야 하는 PTEF의 이용을 위한 지침만 제공한다. 만약 누군가 다른 슬라이딩 재질을 이용하거나 또는 윤활을 수정하길 원한다면, 적합성을 위한 특별한 실험이 반드시 수행되어야 하고, 그것은 매우 복잡하고 비용이 많이 든다. 또한, 제조에 있어서 다른 슬라이딩 재질, 윤활, 표면 품질 등의 이용은 극히 복잡하다. However, the synergism of the sliding characteristics and the use of other sliding materials is not simple. On the other hand, EN 1337-2 provides guidance only for the use of PTEFs which must be lubricated in a certain manner. If someone wants to use a different sliding material or to modify the lubrication, special experiments must be carried out for suitability, which is very complex and costly. In addition, the use of other sliding materials, lubrication, surface quality, and the like in manufacturing is extremely complicated.
따라서, 본 발명의 목적은 그것의 마찰의 특성을 고려하여 쉽게 적용가능하고 가능한 한 간단하고 경제적으로 제조될 수 있는 구조용 슬라이딩 베어링을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a structural sliding bearing that is easily applicable in consideration of the characteristics of friction thereof, and can be manufactured as simply and economically as possible.
본 발명에 따른 상기 문제점의 해결책은 청구항 1에 따른 구조용 슬라이딩 베어링뿐만 아니라 청구항 18에 따른 치수화하는 방법으로 달성된다. 슬라이딩 베어링과 치수화하는 방법 각각의 적합한 추가 계발예는 종속항에서 기술된다.The solution to the problem according to the invention is achieved by the method of dimensioning according to claim 18 as well as the structural sliding bearing according to claim 1. Sliding bearings and methods of dimensioning Each suitable further development example is described in the dependent claims.
즉, 본 발명에 따른 구조용 슬라이딩 베어링은 슬라이딩 요소의 접촉면의 형상이 슬라이딩 면에서 원하는 마찰 계수가 설정되도록 구성된다. 본 발명은 동일한 슬라이딩 재질에서 마찰 계수가 슬라이딩 요소의 접촉면의 형상과 함께 변화하고 이러한 거동이 마찰 계수와 그에 따라 구조용 슬라이딩 베어링의 마찰 역시 명확하게 조정하는데 이용될 수 있는 점을 알아내는 것을 기초로 한다. 즉, 앞서 일반적이지 않은 슬라이딩 베어링의 마찰적 거동은 슬라이딩 및 상대 재질의 선택, 접지압 뿐만 아니라 슬라이딩 면을 윤활하는 방법에 의해서 조정된다. 오히려, 슬라이딩 요소의 접촉면을 명확하게 성형함으로써(shaping) 마찰 계수는 원하는 방식으로 그에 따라, 추가 결정적 매개변수에 의해 영향을 받는다. 출원인의 실험은 접촉면의 중심에서와 접촉면의 경계에서 구조용 슬라이딩 베어링에서 슬라이딩 요소의 다른 변형 거동이 슬라이딩 저항을 조정하고 이러한 결과는 슬라이딩 면에서 원하는 마찰적 거동을 조정하게는 명확하게 이용될 수 있음을 나타낸다.That is, in the structural sliding bearing according to the present invention, the shape of the contact surface of the sliding element is configured to set a desired friction coefficient on the sliding surface. The present invention is based on finding out that in the same sliding material the coefficient of friction changes with the shape of the contact surface of the sliding element and this behavior can be used to adjust the friction coefficient and hence the friction of the structural sliding bearing also clearly . That is, the friction behavior of the non-conventional sliding bearings is adjusted by the sliding and relative material selection, the contact pressure as well as the method of lubricating the sliding surfaces. Rather, the friction coefficient is shaped by the explicit shaping of the contact surface of the sliding element and is thus influenced by the additional deterministic parameters in a desired manner. Applicant's experiment shows that at the interface of the contact surface and at the interface of the contact surface other deformation behaviors of the sliding elements in the structural sliding bearings adjust the sliding resistance and these results can be clearly used to adjust the desired frictional behavior in the sliding surface .
구조용 슬라이딩 베어링의 적합한 추가 계발예에서 슬라이딩 면에 원하는 마찰 계수는 원주 길이 및/또는 접촉면의 평면 형태(ground plan type) 및/또는 슬라이딩 슬릿 높이 및/또는 슬라이딩 방향에 대한 접촉면의 경계의 방향(orientation)에 따라 조정된다. 그래서, 슬라이딩 방향에 평행하게 연장되는 경계는 마찰 방향에 수직으로 연장되는 경계에 비해서 마찰 계수에 작은 영향을 주는 것이 가능하다. 따라서, 구조용 슬라이딩 베어링의 다양한 자유도를 향한 자유 원주면의 정의된 방향은 다른 마찰 계수 및 그에 따른 마찰 저항이 다양한 자유도를 향하여 나타나는 것을 야기한다. 더욱이, 형상 계수(shape coefficient)를 통해 마찰 계수에 대한 평면상 슬라이딩 면의 개별 형성(individual shaping)의 영향을 나타내는 것이 가능하다. 이때, 그것은 평면상 슬라이딩 면이 오히려 통통한 윤곽 경계(chubby outline edges) 또는 날카로운 모서리(sharp corners)를 갖는지 여부뿐만 아니라 경계 각각의 개수뿐만 아니라 그것들의 거리 및 슬라이딩 면의 무게 중심(center of gravity)에 대한 방향에 관련될 수 있다. 또한, 슬라이딩 슬릿 높이는 슬라이딩 면에서 마찰 계수에 영향을 주는데 이용될 수 있다. 그래서, 예를 들어 큰 슬라이딩 슬릿은 슬라이딩 면의 경계에서 슬라이딩 재질의 흐름(flow)으로 인하여 마찰 계수가 감소하는 것이 가능하고, 하지만 또 매우 작은 슬라이딩 슬릿과 함께 마찰 계수의 영향의 결과는 오직 부분적으로 설정된다. 따라서, 마찰 계수에 대한 원하는 결과에 따른 최적조건의 슬라이딩 슬릿 높이가 존재할 수 있다.In a suitable further development example of the structural sliding bearing, the desired coefficient of friction on the sliding surface is determined by the circumferential length and / or the direction of the boundary of the contact surface with respect to the sliding plane and / or sliding slit height and / ). Thus, the boundary extending parallel to the sliding direction can have a small influence on the friction coefficient as compared with the boundary extending perpendicular to the friction direction. Thus, the defined direction of the free circumferential surface towards the various degrees of freedom of the structural sliding bearing results in different frictional coefficients and corresponding frictional resistance towards various degrees of freedom. Furthermore, it is possible to show the influence of the individual shaping of the planar sliding surfaces on the friction coefficient through the shape coefficient. At this time, it is not only whether the planar sliding surface has chubby outline edges or sharp corners, but also the number of each of the boundaries as well as their distance and the center of gravity of the sliding surface May be related to the direction of the arrow. Also, the height of the sliding slit can be used to influence the friction coefficient on the sliding surface. Thus, for example, a large sliding slit can reduce the friction coefficient due to the flow of the sliding material at the boundary of the sliding surface, but the result of the effect of the friction coefficient, along with the very small sliding slit, Respectively. Thus, there may be an optimal sliding slit height according to the desired result for the coefficient of friction.
구조용 슬라이딩 베어링의 슬라이딩 요소는 임의의 원하는 형상일 수 없기 때문에 슬라이딩 요소의 형상을 설계함으로써 특히 자유 원주면에 대한 접촉면의 비율을 조정함으로써 마찰 계수를 조절하는 것이 가능하다. 이때, 자유 원주면은 노출된 슬라이딩 요소의 원주 측면에서 제1 베어링부와 제2 베어링부 사이의 슬라이딩 슬릿에서 자유롭게 변형할 수 있는 표면을 의미한다. 반대측(opposite side)에 대히 완전히 평편하게 끼워진(fits) 슬라이딩 디스크의 임베디드된 지지의 경우, 이것은 임베딩의 깊이를 뺀 슬라이딩 디스크의 높이가 곱해진 원주이다. 접촉면은 제2 베어링부에 전적으로 접촉하는 슬라이딩 요소의 표면의 비율을 의미한다. 만약 슬라이딩 슬릿의 일정한 높이에서 접촉면의 원주가 증가함으로써 일정한 접촉면에서 자유 원주면이 증가되면, 그때 마찰은 증가한다.Since the sliding element of the structural sliding bearing can not be any desired shape, it is possible to control the friction coefficient by designing the shape of the sliding element, in particular by adjusting the ratio of the contact surface to the free circumferential surface. Here, the free circumferential surface means a surface that can freely deform in the sliding slit between the first bearing portion and the second bearing portion on the circumferential side of the exposed sliding element. For an embedded support of a sliding disk that fits perfectly flat against the opposite side, this is the circumference multiplied by the height of the sliding disk minus the depth of embedding. The contact surface means the ratio of the surface of the sliding element entirely in contact with the second bearing portion. If the circumference of the contact surface increases at a constant height of the sliding slit, the friction increases at a constant contact surface as the free circumference increases.
슬라이딩 베어링의 마찰적 거동의 명백한 영향으로 슬라이딩 요소를 성형함으로써 슬라이딩 베어링은 다른 문제와 적용 목적에 매우 쉽게 채용될 수 있다. 또한 이것은 적합성을 위한 또는 특별 승인을 요청해야 하는 복잡한 실험이 없다. 오히려, 이러한 방법으로 다른 문제는 어느 하나와 예를 들어 슬라이딩 재질로서 이미 승인이 달성되어 있는 동일한 슬라이딩 재질로 해결될 수 있다. 그래서, 한편으로는 슬라이딩 요소의 원주면의 비율을 증가시킴으로써 관계된 슬라이딩 면에서 증가된 마찰을 가져야 하는 것에 비해서 재질 또는 지진 아이솔레이터(earthquake isolator)를 갖는 일반적인 슬라이딩 베어링을 구성하는 것이 가능하다. 더욱이, 본 발명은 제조에 있어서 더 이상 다른 재질이 보관되어야 하지 않는 결과를 갖는다. 이는 보관 비용을 감소시키고 제조에 있어서 베어링의 혼동을 방지하며, 구매에 있어서 이점을 제공한다. 즉, 본 발명에 따른 베어링은 상당히 더 쉽고 더 비용 효율이 높게 준비될 수 있다.By forming the sliding element with a clear influence of the frictional behavior of the sliding bearing, the sliding bearing can be very easily adopted for other problems and applications. It also has no complicated experiment for compliance or for special approval. Rather, other problems in this way can be solved with any one and the same sliding material for which, for example, the sliding material has already been approved. Thus, on the one hand, it is possible to construct a general sliding bearing with a material or earthquake isolator, as opposed to having to have increased friction on the relevant sliding surface by increasing the ratio of the circumferential surface of the sliding element. Moreover, the present invention has the consequence that no further material should be stored in the production. This reduces storage costs, prevents confusion of bearings in manufacturing, and provides an advantage in purchasing. That is, the bearing according to the present invention can be prepared much easier and more cost-effective.
본 발명의 유리한 추가 개발예는 슬라이딩 면에서 마찰 계수가 슬라이딩 요소의 자유 원주면에 대한 접촉면의 비율을 고려한 폼 팩터의 함수로 조정되는 것을 제공한다. 이때, 폼 팩터는 자유 원주면에 대한 접촉면의 몫이고, 여기서, 이미 언급한 바와 같이, 자유 원주면은 슬라이딩 슬릿의 높이가 곱해진 접촉면의 원주의 길이이다. 적절하게는, 슬라이딩 면에서 원하는 마찰 계수가 압력의 변화 없이 얻어지도록 슬라이딩 요소의 접촉면의 크기는 폼 펙터에 따라 최적화, 바람직하게는 최소화된다. 이러한 방법으로, 각각의 적용 목적에 대한 구조용 슬라이딩 베어링은 더 작게 제작될 수 있고 그에 따라, 더 경제적이다.A further advantageous development of the invention is that the friction coefficient on the sliding surface is adjusted to a function of the form factor taking into account the ratio of the contact surface to the free circumferential surface of the sliding element. Here, the form factor is the share of the contact surface with respect to the free circumferential surface, where, as already mentioned, the free circumferential surface is the circumferential length of the contact surface multiplied by the height of the sliding slit. Suitably, the size of the contact surface of the sliding element is optimized, preferably minimized, depending on the form factor so that the desired coefficient of friction on the sliding surface is obtained without a change in pressure. In this way, structural sliding bearings for each application purpose can be made smaller and are therefore more economical.
특히, 만약 슬라이딩 베어링이 지진 아이솔레이션(earthquake isolation)에서 사용하기 위해 만들어진다면, 폼 팩터에 따라 슬라이딩 면에서 마찰 계수의 양이 최대화되도록 슬라이딩 요소를 형성하는 것이 적합하다. 따라서, 실제 적용을 위해서 그것은 구조용 슬라이딩 베어링에 대한 동일한 접촉면에서 자유 원주면을 증가시킴으로써 가능한 한 가장 큰 마찰 계수 및 그에 따라 가능한 한 가장 큰 소산 용량(dissipation capacity) 역시 달성될 수 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 자유 원주면의 증가는 접촉면의 형상을 변화시킴으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 접촉면은 타원 또는 스타형(star-shaped) 형상 또는 더 큰 자유 원주면의 결과를 낳는 임의의 다른 가능한 형상을 갖을 수 있다.In particular, if the sliding bearing is made for use in earthquake isolation, it is suitable to form the sliding element so that the amount of friction coefficient on the sliding surface is maximized according to the form factor. Thus, for practical applications, it means that by increasing the free circumferential surface at the same contact surface for structural sliding bearings, the greatest possible friction coefficient and, consequently, the greatest possible dissipation capacity can be achieved. For example, an increase in the free circumferential surface can be achieved by changing the shape of the contact surface. For example, the contact surface can have an elliptical or star-shaped shape or any other possible shape that results in a larger free circumferential surface.
바람직하게는, 상기 적용에서 구조용 슬라이딩 베어링은 구면 베어링(spherical bearing)으로, 특히 슬라이딩 격리 진자 베어링으로 설계된다. 일반적인 구면 베어링은 그것들이 적어도 하나의 곡선의 슬라이딩 면을 갖는 것이지만, 슬라이딩 격리 진자 베어링은 다수의 곡선의 슬라이딩 면을 갖는다. 그래서, 다른 슬라이딩 면에서 마찰 계수가 상술한 바와 같이 동일한 슬라이딩 재질로 구성되지만 명백하게 다르게 조정되는 것이 가능하다. 그래서, 하나의 슬라이딩 면은 일반적인 사용을 위해서 낮은 마찰을 갖는 종래의 슬라이딩 베어링으로 설계될 수 있지만, 제2 슬라이딩 면은 특히 지진을 고려하여 증가된 마찰 계수, 즉, 증가된 소산 용량을 갖도록 설계된다.Preferably, the structural sliding bearing in said application is designed as a spherical bearing, in particular a sliding isolated pendulum bearing. Typical spherical bearings have sliding surfaces of multiple curves, although they have at least one curved sliding surface. Thus, it is possible that the friction coefficient on the other sliding surface is made of the same sliding material as described above, but can be apparently adjusted differently. Thus, although one sliding surface can be designed as a conventional sliding bearing with low friction for general use, the second sliding surface is designed to have an increased friction coefficient, i.e., increased dissipated capacity, especially considering the earthquake .
추가 개발예에서 슬라이딩 요소의 접촉면은 2개, 특히 4개 이상의 부분 접촉면으로 형성된다. 부분 접촉면으로의 접촉면의 세분화는 슬라이딩 요소의 자유 원주면의 증가를 유발한다. 상기 세분화는 다수의 슬라이딩 요소 또는 노칭(notching) 등에 의해서 영향을 받을 수 있다. 이때, 세분화는 그것이 쉽게 생성되고 슬라이딩 요소 또는 그것의 최초 재질(통상 슬라이딩 재질로 이루어진 특정 두께의 플레이트)의 기본적인 구조(geometry)가 거의 변화될 필요 없기 때문에 제작을 용이하게 한다.In a further development the contact surface of the sliding element is formed with two, in particular four or more, partial contact surfaces. The refinement of the contact surface to the partial contact surface causes an increase in the free circumferential surface of the sliding element. The segmentation may be affected by a number of sliding elements or notching. At this time, the refinement facilitates the fabrication because it is easily created and the basic geometry of the sliding element or its original material (usually a plate of a certain thickness made of sliding material) need not be changed.
구조용 슬라이딩 베어링의 유리한 추가 개발예는 슬라이딩 요소가 적어도 하나의 슬라이딩 디스크의 표면의 적어도 부분으로 형성된 접촉면을 갖는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크를 갖는다. 또한 슬라이딩 요소는 그 자체 알려진 종래의 슬라이딩 디스크를 갖거나 또는 심지어 전적으로 그것으로 구성될 수 있다.An advantageous further development of the structural sliding bearing is that the sliding element has at least one sliding disk with a contact surface formed by at least a part of the surface of the at least one sliding disk. The sliding element may also have a conventional sliding disk known per se or even consist entirely of it.
이러한 경우 적어도 하나의 리세스에 의해서 적어도 하나의 슬라이딩 디스크의 표면의 적어도 부분이 부분 접촉면으로 세분되는 것이 적합하다. 그래서, 마찰은 동일한 재질의 종래의 슬라이딩 디스크와 비교해서 증가될 수 있다. 예를 들어, 상기 리세스는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크의 표면의 부분에 적용되는 하나 이상의 홈(grooves)일 수 있다. 상기 하나 이상의 홈을 적용하는 것은 예를 들어 적어도 하나의 슬라이딩 디스크의 표면의 부분으로 밀링(milling)함에 의해서 영향을 받을 수 있다.In this case, it is suitable that at least one portion of the surface of at least one sliding disk is subdivided into partial contact surfaces by at least one recess. Thus, the friction can be increased as compared to a conventional sliding disk of the same material. For example, the recess may be one or more grooves applied to a portion of the surface of at least one sliding disk. Applying the one or more grooves can be effected, for example, by milling to a portion of the surface of at least one sliding disk.
슬라이딩 재질에 대해서 리세스를 적용하는 것은 부분 접촉면을 생성하기 위해서 특별히 경제적인 방법이다. 일반적으로, 리세스의 폭은 한편으로는 슬라이딩 재질의 충분한 지지와 한편으로는 인접한 구성요소에서 압력의 균일한 분포를 보증하기 위해서 수 밀리미터(millimeters) 사이이고 제1 베어링부의 두께의 두 배이다. 적어도 하나의 슬라이딩 디스크의 표면의 적어도 부분을 차례로 세분하는 것은 슬라이딩 요소의 자유 원주면이 접촉면에 대하여 증가하는 것을 유발하고 그에 따라, 폼 팩터가 영향을 받는다.Applying a recess for a sliding material is a particularly economical way to create a partial contact surface. In general, the width of the recess is between several millimeters and twice the thickness of the first bearing portion, on the one hand, to ensure sufficient support of the sliding material and, on the one hand, a uniform distribution of pressure in adjacent components. Subdivision of at least part of the surface of the at least one sliding disk in turn causes the free circumferential surface of the sliding element to increase with respect to the contact surface, whereby the form factor is affected.
기본적으로, 적어도 하나의 리세스는 임의의 부분 접촉면을 생성하기 위해서 임의의 원하는 형상일 수 있다. 하지만, 바람직하게는 리세스는 그것이 직사각형이거나 또는 원, 링, 또는 그들 중 임의의 세그먼트의 형상을 갖도록 설계된다. 그것을 위해서, 터닝(turning) 또는 밀링(milling)과 같은 제작 방법이 그것들의 높은 유연성 때문에 적합하다. 하지만, 대안적으로 리세스는 슬라이딩 요소의 제조, 예를 들어 플레이트 형상으로 주조(casting) 또는 소결-프레싱(sinter-pressing)시 이미 준비될 수도 있다.Basically, at least one recess can be of any desired shape to create any partial contact surface. Preferably, however, the recess is designed such that it is rectangular or has the shape of a circle, a ring, or any segment thereof. For this purpose, fabrication methods such as turning or milling are suitable due to their high flexibility. Alternatively, however, the recess may already be prepared in the manufacture of the sliding element, for example in casting or sinter-pressing in plate form.
특히, 슬라이딩 베어링 또는 슬라이딩 디스크의 슬라이딩 재질, 각각이 높은 압력에 노출되면 적어도 하나의 스페이서가 적어도 하나의 리세스에 삽입되는 것이 적합하다. 리세스로 스페이서를 삽입하는 것은 부분 접촉면의 경계에서 슬라이딩 디스크의 슬라이딩 재질이 하중 하에서 측면으로 벗어날 수 없는 것을 보증한다. 제1 베어링부에서 슬라이딩 요소의 임베디드된 지지와 유사하게 슬라이딩 디스크는 내부에 임베디드된다. 내측 임베딩에 의해서 동일한 하중에서 슬라이딩 디스크와 구조용 슬라이딩 베어링은 더 작게 제작될 수 있거나 또는 동일한 크기의 슬라이딩 디스크로 구조용 슬라이딩 베어링과 함께 더 높은 압력이 유지될 수 있다(taken up).In particular, it is preferable that at least one spacer is inserted into at least one recess when the sliding bearing or sliding disk, respectively, is exposed to high pressure. Inserting the spacer into the recess ensures that the sliding material of the sliding disk at the boundary of the partial contact surface can not be laterally displaced under load. The sliding disc is embedded in the interior similar to the embedded support of the sliding element in the first bearing part. With internal embedding, the sliding discs and structural sliding bearings can be made smaller under the same load, or higher pressure can be maintained with structural sliding bearings with the same size sliding discs.
구조용 슬라이딩 베어링의 유리한 추가 개발예에서 슬라이딩 요소는 다수의 슬라이딩 디스크를 갖는다. 이러한 방법으로, 한편으로는 슬라이딩 요소가 동일하게 및/또는 다르게 형성된 슬라이딩 디스크로 구성될 수 있고 한편으로 슬라이딩 요소는 슬라이딩 디스크를 이용함으로써 다른 슬라이딩 재질로 가변적으로 구성될 수도 있다. 더욱이, 다수의 표준화된 슬라이딩 디스크로부터 큰 및/또는 개별적으로 형성된 슬라이딩 요소를 구성하는 것이 가능해질 수도 있고, 이에 본 발명에 따른 구조용 슬라이딩 베어링의 생산은 특히 경제적이 된다.In a further advantageous development of the structural sliding bearing, the sliding element has a plurality of sliding discs. In this way, on one hand the sliding elements may consist of the same and / or differently formed sliding discs, while the sliding elements may be variably constructed of other sliding materials by using a sliding disc. Furthermore, it may be possible to construct sliding elements which are formed largely and / or individually from a number of standardized sliding discs, so that the production of structural sliding bearings according to the invention is particularly economical.
바람직하게는, 접촉면 및/또는 적어도 부분 접촉면은 원, 링, 또는 그들 중 임의의 세그먼트의 형상을 갖는다. 상기 성형(shaping)은 마찰의 선택적 증가의 결과를 낳을 수 있는 오직 몇 개의 모서리가 형성되거나 또는 모서리가 형성되지 않는 이점이 있다. 즉, 상기 성형은 마모를 낮게 유지하는데 도움을 준다.Preferably, the contact surface and / or the at least partial contact surface have the shape of a circle, a ring, or any segment thereof. The shaping has the advantage that only a few edges are formed or no edges are formed, which can result in a selective increase in friction. That is, the molding helps to keep the wear low.
구조용 슬라이딩 베어링의 유리한 추가 개발예는 슬라이딩 요소 및/또는 슬라이딩 요소의 적어도 하나의 슬라이딩 디스크가 제1 베어링부에 임베디드되어 지지되는 것을 제공한다. 슬라이딩 요소 또는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크의 임베디드된 지지에 의해서 구조적인 하중으로부터 생성된 압력으로 인한 슬라이딩 재질의 유동(flowing)이 감소된다. 더욱이, 임베딩의 형태는 자유 원주면의 크기에 영향을 주고, 이것이 슬라이딩 슬릿의 높이 다시 말해서 제1 베어링부 위에 슬라이딩 요소의 돌출 높이에 의존하기 때문이다.An advantageous further development of the structural sliding bearing provides that at least one sliding disk of the sliding element and / or the sliding element is embedded and supported in the first bearing part. The sliding of the sliding material due to the pressure generated from the structural load is reduced by the embedded support of the sliding element or at least one sliding disk. Moreover, the shape of the embedding affects the size of the free circumference, since it depends on the height of the sliding slit, i. E. The projection height of the sliding element over the first bearing part.
만약 필요하다면 적어도 하나의 스페이서가 2개의 슬라이딩 디스크 사이에 배치되는 것이 적절할 수 있다. 일반적으로, 상기 스페이서는 수 밀리미터 사이이고 제1 베어링부의 두께의 두 배인 폭을 갖는다. 이러한 방법으로, 한편으로는 유동에 대한 슬라이딩 재질의 충분한 지지 또는 내측 임베딩이 보장되는 것이 보증된다. 한편, 압력이 인접한 구성요소에서 균일하게 분포되는 것이 보증된다.If necessary, it may be appropriate that at least one spacer is disposed between the two sliding discs. Generally, the spacers are between a few millimeters and have a width that is twice the thickness of the first bearing portion. In this way, it is ensured that sufficient support or inner embedding of the sliding material on the one hand is ensured. On the other hand, it is ensured that the pressure is uniformly distributed in adjacent components.
바람직하게는, 슬라이딩 요소 및/또는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크는 적어도 부분적으로 슬라이딩 재질, 특히 열가소성의 슬라이딩 재질로 구성된다. 열가소성의 재질은 몰드(mold) 내로 손쉽게 부어질 수 있고 예를 들어 부분 접촉면으로 세분되기 위해 리세스를 만들어 내는 웹(web)을 이미 가지고 있을 수 있다.Preferably, the sliding element and / or the at least one sliding disk are at least partially composed of a sliding material, in particular a thermoplastic sliding material. The thermoplastic material may already have a web that can easily be poured into a mold and produce a recess, for example, to be subdivided into partial contact surfaces.
특히 바람직하게는, 슬라이딩 요소 및/또는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크는 적어도 부분적으로 PTFE, UHMWPE, 폴리아미드(polyamide), 및/또는 적어도 2개의 상기 재질의 조합으로 구성된다. 이때, 슬라이딩 요소와 적어도 하나의 슬라이딩 디스크 양자는 순수한 형태의 상술한 재질로 또는 대안적으로 2개 이상의 상기 재질의 재질 혼합으로 구성될 수 있다. 상기 재질과 다른 다수의 슬라이딩 디스크는 순수한 형태로 및/또는 상기 재질의 다른 혼합으로 슬라이딩 요소로 구성되는 것 역시 가능하다.Particularly preferably, the sliding elements and / or the at least one sliding disk are at least partly composed of a combination of PTFE, UHMWPE, polyamide, and / or at least two such materials. At this time, both the sliding element and the at least one sliding disk may be composed of pure materials of the above-mentioned materials or alternatively of two or more of the materials. It is also possible that a plurality of sliding discs different from the material are composed of sliding elements in pure form and / or with different mixing of the material.
본 발명에 따른 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법은 슬라이딩 면에서 마찰 계수가 폼 팩터를 고려함으로써 조정되는 것을 제공한다. 종래기술과 다르게, 마찰 계수와 그에 따른 구조용 슬라이딩 베어링의 마찰 역시 접지압뿐만 아니라 슬라이딩 및 상대 재질의 선택, 슬라이딩 면의 윤활의 유형에 의해서 영향을 받고, 본 발명에 따른 접근법은 접촉면의 형상에 영향을 줌으로써, 즉, 재질 또는 단위 응력(unit stresses)에 영향을 주지 않고 기하학적인 매개변수(geometrical parameters)에 영향을 줌으로써, 마찰이 명백하게 조절되는 사실을 기초로 한다. 따라서, 슬라이딩 요소의 접촉면을 성형함으로써 마찰 계수는 놀라울 정도로 간단하고 매우 유연한 방식으로 영향을 받을 수 있다.The method of dimensioning a structural sliding bearing according to the invention provides that the coefficient of friction on the sliding surface is adjusted by taking into account the form factor. Unlike the prior art, the coefficient of friction and thus the friction of the structural sliding bearings are also influenced by the choice of sliding and relative materials as well as the contact pressure, the type of lubrication of the sliding surfaces and the approach according to the invention influences the shape of the contact surfaces Based on the fact that the friction is apparently controlled by influencing the geometrical parameters without affecting the material or the unit stresses. Therefore, by forming the contact surface of the sliding element, the coefficient of friction can be affected in an incredibly simple and very flexible manner.
바람직하게는, 구조용 슬라이딩 베어링의 치수화는 슬라이딩 면에서 원하는 마찰 계수가 원주 길이 및/또는 접촉면의 평면 형태 및/또는 슬라이딩 슬릿 높이 및/또는 슬라이딩 방향에 대한 접촉면의 경계의 방향(orientation)에 따라 조정되는 것으로 수행된다. 마찰 계수를 계산하기 위해 마찰 계수의 계산 방법론에서 원주 길이, 접촉면의 평면 형태, 슬라이딩 슬릿 높이 및 변위의 방향에 대한 경계의 방향으로부터의 영향이 개별적인 계수를 통해서 고려되는 것이 가능하다.Preferably, the dimensioning of the structural sliding bearing is such that the desired coefficient of friction in the sliding surface depends on the circumferential length and / or the planar shape of the contact surface and / or the orientation of the boundary of the contact surface with respect to the sliding slit height and / . In order to calculate the coefficient of friction, it is possible in the method of calculation of the friction coefficient that the influence from the direction of the circumference to the direction of the circumferential length, the plane shape of the contact surface, the sliding slit height and the direction of displacement is considered through individual coefficients.
본 발명에 따른 방법의 유리한 추가 개발예는 슬라이딩 면에서 마찰 계수가 슬라이딩 요소의 자유 원주면에 대한 접촉면의 비율을 고려한 폼 팩터의 함수로 조정되는 것을 제공한다. 상술한 바와 같이, 폼 팩터는 자유 원주면에 대한 접촉면의 몫이다.An advantageous further development of the method according to the invention provides that the coefficient of friction in the sliding surface is adjusted as a function of the form factor taking into account the ratio of the contact surface to the free circumferential surface of the sliding element. As noted above, the form factor is the portion of the contact surface to the free circumferential surface.
추가 개발예에서, 슬라이딩 요소의 접촉면의 크기는 슬라이딩 면에서 원하는 마찰 계수가 달성되도록 폼 팩터에 따라 최적화되는, 바람직하게는 최소화된다. 이러한 방법으로, 각각의 적용 목적에 대한 구조용 슬라이딩 베어링은 더 작고 동시에 더 경제적으로 제작될 수 있다.In a further development, the size of the contact surface of the sliding element is optimized, preferably minimized, depending on the form factor such that the desired friction coefficient is achieved on the sliding surface. In this way, structural sliding bearings for each application purpose can be made smaller and at the same time more economical.
대안적으로 또는 추가적으로, 슬라이딩 면에서 마찰 계수의 양은 폼 팩터에 따라 최대화될 수 있다. 이것은 특히 베어링이 지진 격리를 위해 설계되어야 하는 경우 의미가 있다.Alternatively or additionally, the amount of friction coefficient on the sliding surface can be maximized according to the form factor. This is especially true if the bearings are to be designed for seismic isolation.
바람직하게는, 치수화는 슬라이딩 면에서 재질 조합(material combination)이 최적화 동안 일정하게 유지된다. 이것은 슬라이딩 베어링의 단순화된 치수화를 가능하게 한다.Preferably, the dimensioning remains constant during optimization of the material combination on the sliding surface. This enables a simplified dimensioning of the sliding bearing.
다음으로 본 발명은 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 이때:
도 1은 평편한 슬라이딩 면을 갖는 본 발명에 따른 구조용 슬라이딩 베어링의 제1 실시예에 대한 단면을 개략적으로 도시한 것이다;
도 2는 곡선의 슬라이딩 면을 갖는 본 발명에 따른 슬라이딩 베어링의 제2 실시예에 대한 단면에서 세부사항을 개략적으로 도시한 것이다;
도 3은 본 발명에 따른 슬라이딩 베어링의 제3 실시예에 대한 단면에서 세부사항을 개략적으로 도시한 것이다;
도 4는 본 발명에 따른 슬라이딩 베어링의 제4 실시예에 대한 단면에서 세부사항을 개략적으로 도시한 것이다;
도 5는 본 발명에 따른 슬라이딩 베어링의 슬라이딩 격리 진자 베어링으로 설계된 제5 실시예에 대한 단면을 개략적으로 도시한 것이다;
도 6은 도 5에 도시된 슬라이딩 격리 진자 베어링의 단면 A-A를 개략적으로 도시한 것이다;
도 7은 제6 실시예에서 슬라이딩 디스크의 접촉면의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다;
도 8은 제7 실시예에서 슬라이딩 디스크의 접촉면의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다;
도 9는 압력 X의 함수로 마찰 계수 Y를 도시한 측정 도표를 개략적으로 도시한 것이다; 및
도 10은 폼 팩터(form factor)와 압력의 곱의 함수로서 마찰 계수 Y를 도시한 측정 도표를 개략적으로 도시한 것이다.
도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 위해 이용된다.Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. At this time:
1 schematically shows a cross-section of a first embodiment of a structural sliding bearing according to the present invention having a flat sliding surface;
Figure 2 schematically shows details in cross-section for a second embodiment of a sliding bearing according to the invention with a sliding surface of a curve;
Figure 3 schematically shows in detail a cross section of a third embodiment of a sliding bearing according to the invention;
4 schematically shows in detail a cross section of a fourth embodiment of a sliding bearing according to the present invention;
5 schematically shows a cross-section of a fifth embodiment designed as a sliding isolated pendulum bearing of a sliding bearing according to the present invention;
Figure 6 schematically shows a section AA of the sliding isolated pendulum bearing shown in Figure 5;
7 schematically shows a plan view of the contact surface of the sliding disk in the sixth embodiment;
8 schematically shows a plan view of the contact surface of the sliding disk in the seventh embodiment;
Figure 9 schematically shows a measurement diagram showing the coefficient of friction Y as a function of pressure X; And
Figure 10 schematically shows a measurement diagram showing the coefficient of friction Y as a function of the product of the form factor and the pressure.
In the drawings, the same reference numerals are used for the same parts.
도 1은 본 발명에 따른 구조용 슬라이딩 베어링(10)의 제1 실시예를 도시한 것이다. 구조물에 관해서 그것은 기본적으로 EN 1337에 기술된 구조용 슬라이딩 베어링에 대응한다. 그것은 제1 베어링부(15), 거기에 부착되는 슬라이딩 요소(20) 및 제2 베어링부(25)를 갖는다. 제2 베어링부(25)는 차례로 본 경우에 경질 크롬 코팅(hard chromium coating)으로 설계된, 다만 오스테나이트강(austenitic steel) 등의 슬리이딩 플레이트로 구성될 수도 있는 상대면(55, mating surface)을 갖는다. 제1 베어링부(15)와 제2 베어링부(25)는 서로에 대하여 변위가능하게 설계되어, 슬라이딩면(30)이 슬라이딩 요소(20)의 존재하는 평편한 면과 상대면(55)의 조합으로부터 형성된다. 본 경우에서, 슬라이딩 요소(20)는 슬라이딩 재질로 이루어진 평편한 슬라이딩 디스크로 구성되고 임베딩(embedding)에 의해서 제1 베어링부(15)에 지지된다. 하지만, 추가적으로 본 발명에 따르면 슬라이딩 프레이트(20)의 구조(geometry)는 평면도(ground plan)에서 여기에 도시되지 않은 스타형(star-shaped)이어서, 접촉면에 대하여 상대적으로 큰 원주면(circumferential surface)이 설정되고, 이에 원형 슬라이딩 플레이트에 비해서 슬라이딩 면(30)에서 증가된 마찰 계수가 설정된다.1 shows a first embodiment of a structural sliding
도 2에서는 그곳에 곡선의 슬라이딩 면(30)을 갖는 본 발명에 따른 구조용 슬라이딩 베어링(10)의 제2 실시예에 대한 개략적인 단면이 도시된다. 또한, 이 실시예는 제1 베어링부(15), 판형 슬라이딩 요소(20) 및 그것에 대해서 변위가능한 제2 베어링부(25)를 갖는다. 슬라이딩 요소(20)는 슬라이딩 요소(20)의 접촉면(AK)를 통해서 제2 베어링부(25)에 접촉한다. 이때, 슬라이딩 요소(20) 또한 제1 베어링부(15) 내에 임베디드(embedded)되어 지지되기 때문에 자유 원주면(AM)은 판형 슬라이딩 요소(20)의 두께(tP)에서 임베딩의 깊이를 뺀 슬라이딩 슬릿의 높이(h)와 원주 길이의 곱으로부터 발생한다.2 there is shown a schematic cross section of a second embodiment of a structural sliding
도 3은 본 발명에 따른 제3 구조용 슬라이딩 베어링(10)에 대한 단면에서의 세부사항이다. 제1 베어링부(15)와 상대면(55)을 갖는 제2 베어링부(25)가 확인될 수 있다. 슬라이딩 요소(20)는 도시된 제1 실시예에서 다수의 슬라이딩 디스크(35)로 구성된다. 슬라이딩 디스크(35)는 제1 베어링부(15)에 임베디드되어 지지된다. 이것을 위해서 슬라이딩 디스크가 서로 일정한 거리를 유지하고 동시에 슬라이딩 디스크(35) 사이에 내측 임베딩을 제공하는 스페이서(45)는 슬라이딩 요소(20)의 슬라이딩 디스크(35) 사이에 위치된다. 이러한 방법으로, 접촉면(AK)은 슬라이딩 면(30)에서 끊어지고 자유 원주면(AM)의 비율은 슬라이딩 요소의 접촉면(AK)을 대하여 증가된다. 그래서, 슬라이딩 요소(20)의 표면의 기하학적 설계에 의해서 폼 팩터(S)는 영향받을 수 있다. 결국, 다수의 슬라이딩 디스크(35)와 스페이서(45)를 갖는 슬라이딩 요소와 함께 마찰 계수(Y)는 연속적인 슬라이딩 디스크에 비해서 증가된다. 삽입된 스페이서(45)에 대한 대안으로서 그곳에 재료-폐쇄 방법(material-closed manner)으로 제1 베어링(15) 상에 웹(web)이 존재할 수도 있다.3 is a cross-sectional view of a third structural sliding
도 4는 그것의 표면이 리세스(recess, 40)에 의해서 다수의 부분 접촉면으로 세분된 하나의 곡선의 슬라이딩 디스크(35)로 구성된 슬라이딩 요소를 갖는 구조용 슬라이딩 베어링(10)의 제4 실시예에 대한 단면의 평면도이다. 리세스(40)는 슬라이딩 디스크(35)의 표면에 적용되어 그것들은 슬라이딩 디스크(35)의 표면을 끊는다. 이러한 방법으로, 접촉면(AK)은 슬라이딩 면(30)에서 세분되고 슬라이딩 디스크(35) 또는 슬라이딩 요소(20) 각각의 자유 원주면(AK)의 크기는 증가된다. 이러한 방법으로, 슬라이딩 디스크(35) 또는 슬라이딩 요소(20) 각각의 표면의 기하학적 설계에 의해서, 폼 팩터(S)는 영향을 받을 수 있다. 결국, 마찰 계수(Y)는 증가된다.4 shows a fourth embodiment of a structural sliding
도 5에서 두 개의 슬라이딩 면(30)과 각각 접촉면(AK)를 갖는 두 개의 슬라이딩 요소(20)를 갖는 슬라이딩 격리 진자 베어링(sliding isolation pendulum bearing)이 도시된다. 슬라이딩 요소(20)의 양 접촉면은 원하는 마찰 계수가 각각의 슬라이딩 면(30)에서 설정되도록 설계된다. 슬라이딩 요소(50) 중의 하나는 다수의 슬라이딩 디스크(35)로 구성된다. 슬라이딩 요소(20)와 슬라이딩 디스크(35)에 대한 단면을 나타내는 교차선 A-A는 상기 슬라이딩 요소(20)를 통해서 지나간다.In figure 5 a sliding isolation pendulum bearing is shown having two sliding
도 6은 도 5에 나타난 슬라이딩 요소(20)를 통과하는 선 A-A를 따른 단면을 도시한다. 상기 단면에서 다수의 슬라이딩 디스크(35)는 그것의 두 개의 외측 슬라이딩 디스크(35)가 각형(angular shape)을 갖고 내측 슬라이딩 디스크(35)가 원형(circular shape)을 갖는 것이 확인될 수 있다. 도 6 거기에서 외측 슬라이딩 디스크(35)를 포함하고 임베드한 제1 베어링부(15) 역시 확인될 수 있다. 더욱이, 각각의 슬라이딩 디스크(35)는 스페이서(45)에 의해서 균등하게 이격이 유지된다. 따라서, 스페이서(45)는 슬라이딩 디스크(35)로 구성된 슬라이딩 요소(20)의 내측 임베딩을 유발하여, 그것은 임베디드되는 종래의 방식으로, 베어링부(15)에 완전히 지지될 수 있다. 스페이서(45) 위로 돌출된 슬라이딩 디스크(35)의 부분은 자유 원주면(AM) 역할을 하고, 그에 따라 폼 팩터(S)에 영향을 줄 수 있다. 슬라이딩 요소(20)의 도시된 표면뿐만 아니라, 슬라이딩 요소(20)는 단지 각형 또는 원형 슬라이딩 디스크(35)로 구성되지 않는 것도 가능하다. 오히려, 슬라이딩 디스크(35)가 어떠한 형상도 갖을 수 있고 임의의 형상의 슬라이딩 요소(20)를 형성할 수 있는 것이 가능하다.Fig. 6 shows a cross section along line AA passing through the sliding
도 7은 거기에서 하나의 슬라이딩 디스크(35)로 구성된 슬라이딩 요소(20)의 추가 실시예가 도시된다. 원주형(circumferential shape)의 변화뿐만 아니라 접촉면(AK)으로서 슬라이딩 면(30)에서 제2 베어링부(25)와 접촉하는 슬라이딩 디스크의 표면 역시 변화될 수 있다. 도 7에서 슬라이딩 디스크(35)는 리세스(40)를 갖어 접촉면(AK)이 다수의 부분 접촉면(50)으로 구성되는 것으로 도시된다. 도시된 실시예에서 부분 접촉면(50)은 원형이다. 이때, 부분 접촉면(50)의 합은 슬라이딩 디스크의 접촉면(AK)을 구성한다. 또한, 슬라이딩 디스크(35)에 대한 리세스(40)의 적용은 부분 접촉면(50)이 리세스 위로 돌출되는 것을 유발한다. 이러한 방법으로, 슬라이딩 디스크(35)의 자유 원주면(AM)은 증가되고 폼 팩터(S)는 영향을 받아 상기 슬라이딩 플레이트의 마찰이 연속적인 접촉면을 갖는 것에 비해서 증가된다.Fig. 7 shows a further embodiment of a sliding
도 8은 리세스(40)가 직선 홈 또는 링 형태로 슬라이딩 디스크(35)에 적용된 본 발명에 따른 슬라이딩 디스크(35)의 추가 실시예를 도시한다. 이러한 방법으로, 슬라이딩 디스크(35)의 접촉면(AK)은 링 세그먼트 및 또는 원형 세그먼트로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 각진 표면(angular face) 및/또는 원형으로 세분될 수 있다.8 shows a further embodiment of a sliding
도 9에서, 슬라이딩 재료 UHMWPE로 이루어진 비윤활 원형 슬라이딩 요소(20)를 갖는 구조용 슬라이딩 베어링(10)이 조사되는 동안 일련의 실험의 측정 결과가 나타난다. 일련의 실험 동안 일정한 슬라이딩 슬릿 높이에서 한편으로는 원형 슬라이딩 요소의 직경과 또한 슬라이딩 요소의 압력이 변화된다. 동일한 압력에서 80mm의 직경의 슬라이딩 요소가 직경 120mm의 비교가능한 원형 슬라이딩 요소에 비해서 현저하게 더 높은 마찰 계수를 갖는다. 차례로 직경 120mm의 원형 슬라이딩 요소는 직경 300mm의 비교가능한 원형 슬라이딩 요소에 비해서 현저하게 더 높은 마찰 계수를 갖는다. 증가하는 압력에서 일정한 직경을 갖는 원형 슬라이딩 요소에 대한 마찰 계수는 감소하는 것 역시 확인될 수 있다. 명백하게, 중심에서와 접촉면(AK)의 경계에서 슬라이딩 재질의 다른 변형 거동(deformation behavior)은 슬라이딩 저항(sliding resistance)에 영향을 준다. 원형 슬라이딩 요소의 직경 증가와 함께 접촉면(AK)은 자유 원주면(AM)에 불균형적으로 증가한다. 따라서 마찰 계수는 감소한다.9, measurement results of a series of experiments are shown while the structural sliding
실제로, 실시예의 이러한 현상은 접촉면(AK)을 동일한 접촉면(AK)과 합이 동일한 다수의 부분 접촉면(50)으로 세분시킴으로써 동일한 접촉면(AK)을 갖는 슬라이딩 요소(20)에 대한 마찰 계수(Y)를 증가시키는데 이용될 수 있다. 하지만, 이러한 방법으로 자유 원주면의 크기가 증가되기 때문에 구조용 슬라이딩 베어링의 마찰 계수는 그에 따라 증가된다.In fact, the embodiment of this phenomenon is the friction coefficient of the sliding
도 10은 실험에서 결정된 일정한 압력(X)에서 마찰 계수와 폼 팩터(S) 사이의 관계를 도시하고, 여기서 횡좌표는 0.6이 거듭제곱된 폼 팩터(S)에 압력(X)이 곱해진 곱을 나타낸다. 실험에서 자유 원주면(AM)에 관한 접촉면(AK)의 성장 비율인, 폼 팩터가 증가함과 함께, 마찰 계수(Y)는 감소한다. 실험 결과는 실험된 UHMWPE에 대한 마찰 계수(Y)가 예를 들어 다음과 같이 압력과 폼 팩터(S)와 압력(X)의 함수로서 충분한 정확도로 얻어질 수 있는 것을 나타낸다.10 shows the relationship between the friction coefficient and the form factor S at a constant pressure X determined in the experiment, where the abscissa represents the product of 0.6 multiplied by the pressure X multiplied by the form factor S . In the experiment, the friction factor Y decreases as the form factor increases, which is the growth rate of the contact surface (A K ) with respect to the free circumferential surface (A M ). The experimental results show that the coefficient of friction (Y) for the tested UHMWPE can be obtained with sufficient accuracy as a function of pressure, form factor (S) and pressure (X), for example:
Y = 34 * S-0.78 * X-1.3 + 0.02Y = 34 * S -0.78 * X -1.3 + 0.02
표시된 식에서 폼 팩터(S)는 무차원이다. 하지만, 지수로 인해 압력(X)은 차원을 가진다. 따라서, 도시된 관계는 [N/mm2]의 압력의 입력이 필요하다. 폼 팩터(S)는 다음과 같이 계산되다(U는 접촉면(AK)의 원주 길이이다):In the equation shown, the form factor S is dimensionless. However, due to the exponent, the pressure (X) has dimensions. Therefore, the relationship shown requires input of a pressure of [N / mm 2 ]. The form factor (S) is calculated as follows (U is the circumferential length of the contact surface (A K )):
S = AK ./. AM = AK ./. (U * h)S = A K ./. A M = A K ./. (U * h)
직경(D1)의 원형 슬라이딩 요소를 직경(D2)의 4개의 디스크로 대체할 때 폼 팩터의 결과가 도시되고, 여기서 D2=½ D1이다.The result of the form factor is shown when replacing the circular sliding element of diameter D1 with four disks of diameter D2, where D2 = < RTI ID = 0.0 > D1. ≪ / RTI >
동일한 접촉면(AK)과 함께 폼 팩터는 4개의 각각의 디스크로 세분하는 것에 의하여 반감되는 것이 드러난다. 본 실시예에서, 상기 세분에 의해서 슬라이딩 면에서의 마찰은 재질 특성의 변화 없이 60%까지 증가될 수 있거나, 또는 접촉면(AK)의 감소의 결과로서 거의 두 배의 압력에서 동일한 마찰 계수가 달성될 수 있다. 이것은 구조용 슬라이딩 베어링에 더 높은 에너지 소산(energy dissipation)을 가능하게 한다. 대안적으로, 상기 결과는 동일한 마찰 계수에서 슬라이딩 접촉면(AK)을 상당히 감소시키는데 이용될 수 있고 그에 따라 구조용 슬라이딩 베어링을 더욱 경제적이게 한다.With the same contact surface (A K ), the form factor is found to be halved by subdividing into four individual discs. In this embodiment, the friction at the sliding surface by the subdivision can be increased to 60% without changing the material properties, or the same friction coefficient can be achieved at almost double the pressure as a result of the reduction of the contact surface (A K ) . This allows for higher energy dissipation in structural sliding bearings. Alternatively, the result can be used to significantly reduce the sliding contact surface (A K ) at the same coefficient of friction, thereby making the structural sliding bearing more economical.
10: 구조용 슬라이딩 베어링
15: 제1 베어링부
20: 슬라이딩 요소
25: 제2 베어링부
30: 슬라이딩 면
35: 슬라이딩 디스크
40: 리세스
45: 스페이서
50: 부분 접촉면
55: 상대면
Y: 마찰 계수
AK: 접촉면
AM: 자유 원주면
S: 폼 팩터
h: 슬라이딩 슬릿의 높이
X: 압력
TP: 슬라이딩 요소(25) 또는 슬라이딩 디스크(35)의 두께10: Structural Sliding Bearing
15: first bearing portion
20: Sliding element
25: second bearing portion
30: sliding face
35: Sliding disk
40: recess
45: Spacer
50: partial contact surface
55:
Y: coefficient of friction
A K : contact surface
A M : Free circles
S: Form Factor
h: height of sliding slit
X: Pressure
T P : thickness of the sliding
Claims (23)
상기 슬라이딩 요소(20)의 상기 접촉면(AK)의 형상은 상기 슬라이딩 면(30)에서 원하는 마찰 계수(Y)가 설정되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.At least one first bearing part (15) with at least one sliding element (20) attached thereto and at least one bearing part (15, 15) displaceably disposed therewith and with a contact surface (A K ) of the sliding element (20) 25. A structural sliding bearing (10) having a second bearing part (25) forming a sliding surface (30) enabling sliding movement between the first and second bearing parts
Characterized in that the shape of the contact surface (A K ) of the sliding element (20) is designed such that a desired friction coefficient (Y) is set on the sliding surface (30).
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 원하는 마찰 계수(Y)는 상기 접촉면(AK)의 원주 길이 및/또는 평면 형태(ground plan type) 및/또는 상기 슬라이딩 슬릿 높이(h) 및/또는 상기 슬라이딩 방향에 대한 상기 접촉면(AK)의 경계의 방향(orientation)에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to claim 1,
The desired coefficient of friction Y on the sliding surface 30 is determined by the circumferential length and / or the ground plan type of the contact surface A K and / or the sliding slit height h and / Is adjusted according to the orientation of the boundary of the contact surface (A K ) with respect to the bearing surface (A K ).
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 마찰 계수(Y)는 상기 슬라이딩 요소(20)의 상기 자유 원주면(AM)에 대한 접촉면(AK)의 비율을 고려한 폼 팩터(S)의 함수로서 조정되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to claim 1 or 2,
The friction coefficient Y on the sliding surface 30 is adjusted as a function of the form factor S taking into account the ratio of the contact surface A K to the free circumferential surface A M of the sliding element 20 Wherein the sliding bearing is a sliding bearing.
상기 슬라이딩 요소(20)의 상기 접촉면(AK)의 크기는 상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 원하는 마찰 계수(Y)가 달성되도록 상기 폼 팩터(S)에 따라 최적화되는, 바람직하게 최소화되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 3,
The size of the contact surface (A K ) of the sliding element (20) is optimized preferably according to the form factor (S) so that the desired friction coefficient (Y) is achieved on the sliding surface (30) Structural sliding bearings.
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 마찰 계수(Y)의 양은 상기 폼 팩터(S)에 따라 최대화되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to one of claims 1 to 4,
Wherein the amount of friction (Y) on the sliding surface (30) is maximized according to the form factor (S).
슬라이딩 격리 진자 베어링으로 설계되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 5,
Characterized in that the sliding bearing is designed as a sliding isolated pendulum bearing.
상기 접촉면(AK)은 2개, 특히 4개 이상의 부분 접촉면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 6,
Characterized in that the contact surface (A K ) is formed by two, in particular four or more, partial contact surfaces.
상기 슬라이딩 요소(20)는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크(35)를 갖고, 상기 접촉면(AK)은 상기 적어도 하나의 슬라이딩 디스크(35)의 표면의 적어도 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 7,
Characterized in that the sliding element (20) has at least one sliding disk (35) and the contact surface ( Ak ) is formed at least part of the surface of the at least one sliding disk (35).
상기 적어도 하나의 슬라이딩 디스크(35)의 표면의 적어도 부분은 적어도 하나의 리세스(40)에 의해서 부분 접촉면(50)으로 세분되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 8,
Characterized in that at least a portion of the surface of the at least one sliding disk (35) is subdivided into partial contact surfaces (50) by at least one recess (40).
상기 리세스(40)는 원, 링, 또는 그들 중 임의의 세그먼트의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method of claim 9,
Characterized in that said recess (40) has the shape of a circle, a ring, or any segment thereof.
적어도 하나의 리세스(40)에 적어도 하나의 스페이서(45)가 배치되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to claim 9 or 10,
Characterized in that at least one spacer (45) is arranged in at least one recess (40).
상기 슬라이딩 요소(20)는 다수의 슬라이딩 디스크(35)를 갖는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 11,
Characterized in that the sliding element (20) has a plurality of sliding discs (35).
상기 접촉면(AK) 및/또는 적어도 하나의 부분 접촉면(50)은 원, 링, 또는 그들 중 임의의 세그먼트의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 12,
Characterized in that said contact surface (A K ) and / or at least one partial contact surface (50) has the shape of a circle, a ring, or any segment thereof.
상기 슬라이딩 요소(20) 및/또는 상기 슬라이딩 요소(20)의 적어도 하나의 슬라이딩 디스크(35)는 상기 제1 베어링부(15)에 임베디드되어 지지되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 13,
Characterized in that at least one sliding disc (35) of the sliding element (20) and / or the sliding element (20) is embedded in the first bearing part (15) and supported.
적어도 하나의 스페이서(45)는 2개의 슬라이딩 디스크(35) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 14,
Characterized in that at least one spacer (45) is arranged between the two sliding discs (35).
상기 슬라이딩 요소(20) 및/또는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크(35)는 적어도 부분적으로 슬라이딩 재질, 특히 열가소성의 슬라이딩 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 15,
Characterized in that the sliding element (20) and / or the at least one sliding disk (35) are at least partly made of a sliding material, in particular a thermoplastic sliding material.
상기 슬라이딩 요소(20) 및/또는 적어도 하나의 슬라이딩 디스크(35)는 적어도 부분적으로 PTFE, UHMWPE, 폴리아미드(polyamide), 및/또는 적어도 2개의 상기 재질의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링.The method according to any one of claims 1 to 16,
Characterized in that the sliding element (20) and / or the at least one sliding disk (35) are at least partly composed of a combination of PTFE, UHMWPE, polyamide, and / bearing.
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 마찰 계수(Y)는 폼 팩터(S)를 고려함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법.A method of dimensioning a structural sliding bearing (10) according to any one of claims 1 to 17,
Wherein the friction coefficient (Y) at the sliding surface (30) is adjusted by considering the form factor (S).
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 원하는 마찰 계수(Y)는 상기 접촉면(AK)의 원주 길이 및/또는 평면 형태(ground plan type) 및/또는 상기 슬라이딩 슬릿 높이(h) 및/또는 상기 슬라이딩 방향에 대한 상기 접촉면(AK)의 경계의 방향에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법.19. The method of claim 18,
The desired coefficient of friction Y on the sliding surface 30 is determined by the circumferential length and / or the ground plan type of the contact surface A K and / or the sliding slit height h and / Is adjusted in accordance with the direction of the boundary of the contact surface (A K ) with respect to the contact surface (A K ).
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 마찰 계수(Y)는 상기 슬라이딩 요소(20)의 상기 자유 원주면(AM)에 대한 접촉면(AK)의 비율을 고려한 폼 팩터(S)의 함수로서 조정되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법.The method according to claim 18 or 19,
The friction coefficient Y on the sliding surface 30 is adjusted as a function of the form factor S taking into account the ratio of the contact surface A K to the free circumferential surface A M of the sliding element 20 ≪ / RTI > wherein the bearing is dimensioned.
상기 슬라이딩 요소(20)의 상기 접촉면(AK)의 크기는 상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 원하는 마찰 계수(Y)가 달성되도록 상기 폼 팩터(S)에 따라 최적화되는, 바람직하게 최소화되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법.The method according to any one of claims 18 to 20,
The size of the contact surface (A K ) of the sliding element (20) is optimized preferably according to the form factor (S) so that the desired friction coefficient (Y) is achieved on the sliding surface (30) Wherein the sliding bearing is made of a metal.
상기 슬라이딩 면(30)에서 상기 마찰 계수(Y)의 양은 상기 폼 팩터(S)에 따라 최대화되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법.The method according to any one of claims 18 to 21,
Wherein the amount of friction (Y) on the sliding surface (30) is maximized according to the form factor (S).
상기 슬라이딩 면(30)에서 재질 조합(material combination)은 최적화 동안 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 구조용 슬라이딩 베어링을 치수화하는 방법.
The method as claimed in any one of claims 18 to 22,
Characterized in that the material combination on the sliding surface (30) is kept constant during optimization. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
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